JPH10229181A - 固体撮像装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロレンズアレイに微小スケーリングを
かけることなくシェーディングを補正できる固体撮像装
置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 画素を構成する受光部１とマイクロレン
ズ２とをそれぞれ、第１のピッチＰとこの第１のピッチ
と同一の第２のピッチＰで撮像領域に配列した固体撮像
装置において、幅を寸法ｗ’だけ狭くすることによって
第２のピッチを小さくしたマイクロレンズ２ａを、上記
撮像領域の中心部から周辺部にかけて、所定数の画素毎
に配設する。こうすることにより、上記撮像領域の周辺
部にいくほど、マイクロレンズ２を受光部１に対して撮
像領域中心方向に段階的に大きくずらす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシェーディングを補
正できる固体撮像装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、固体撮像装置を使用したビデオカ
メラ等の小型、軽量化に伴って、カメラ光学系の射出瞳
距離は著しく短くなってきている。

【０００３】図１５に従来の固体撮像装置の要部を示
す。同図に示すように、半導体基板７には受光部１と垂
直転送部６とが交互に設けられると共に、上記垂直転送
部６への光の入射を防ぐための遮光膜４が、垂直転送部
６上に設けられた垂直転送電極５を被覆するように形成
されている。この遮光膜４は上記受光部１上において開
口されており、この受光部１の開口８に入射光を効率良
く集光させるために、各受光部に対応してマイクロレン
ズ２が形成されている。なお、３は受光部１とマイクロ
レンズ２との間に各受光部に対応して形成されたカラー
フィルタである。

【０００４】ところで、図１６に示すように、カメラ光
学系の射出瞳距離ｄ（カメラレンズの絞りＡから受光部
１までの距離）が長い場合には、撮像領域周辺部におい
ても、マイクロレンズ２で集光された入射光Ｌは受光部
１の開口８内に入射する。しかし、上記射出瞳距離ｄが
短い場合には、図１７に示すように、撮像領域周辺部、
特にｘ軸方向（以下、水平方向という）端部において
は、入射光Ｌのマイクロレンズ２への入射角度が射出瞳
距離ｄが長い場合に比べて大きくなるため、開口８に収
まりきれない入射光成分の発生、いわゆる入射光Ｌの
「ケラレ」が発生し、開口内への入射率が低下する。結果
として、撮像領域周辺部で感度が低下し、撮像画面で見
た場合、画面周辺部で輝度が低下した、いわゆる「シェ
ーディング」が生じる。図１８はこの様子を示した１水
平走査の出力波形である。図中、破線は周辺部でシェー
ディングが発生した場合の出力波形を示し、実線は周辺
部のシェーディングが補正された場合の出力波形を示し
ている。破線が示すように、シェーディング発生時に
は、周辺部の出力信号Ｖｅは中心部の出力信号Ｖｏに比
べてかなり低下している。

【０００５】このようなシェーディングの対策として、
特開平１−２１３０７９号公報および特開平６−１４０
６０９号公報には、図１９に示すように、マイクロレン
ズアレイに撮像領域中心を中心として微小スケーリング
をかけることにより、マイクロレンズのピッチＰ’を受
光部１のピッチＰよりも一様に小さくし、撮像領域中心
から周辺方向へ遠ざかるに従って、マイクロレンズ２を
対応する受光部１より撮像領域中心方向へと徐々に大き
くずらすことが提案されている。このように撮像領域周
辺部のマイクロレンズ２を撮像領域中心方向へとずらす
ことにより、撮像領域周辺部での入射光の「ケラレ」は低
減され、図１８の実線で示したように、シェーディング
が補正される。また、カメラ光学系によっては射出瞳位
置が固体撮像装置の後面にあるようにふるまう場合があ
るため、このような場合には、上記とは逆に、図２０に
示すようにマイクロレンズを対応する受光部より撮像領
域周辺方向へと徐々に大きくずらすことを特開平６−１
４０６０９号公報は教示している。

【０００６】さらに、上記特開平６−１４０６０９号公
報は、図２１に示すように、受光部１とマイクロレンズ
２との間に形成されるカラーフィルタ３のずれ量をマイ
クロレンズ２のずれ量より小さくすることで、カラーフ
ィルタ３側面での入射光の通過を防止し、画面端での色
ムラ等の発生を防止することを開示している。なお、図
２１において、Ｃ_Mはマイクロレンズ２の中心、Ｃ_Fはカ
ラーフィルタ３の中心、Ｃ_Pは受光部１の中心を表して
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、マイク
ロレンズアレイに、撮像領域中心を中心として微小スケ
ーリングをかける具体的方法のひとつとして、特開平６
−１４０６０９号公報は、マイクロレンズアレイ２のマ
スクパターン全体を所定の倍率（＜１）で一律に縮小し
たフォトマスクを形成することにより、マイクロレンズ
アレイ２のピッチＰ'を受光部１のピッチＰより小さく
する方式を示している。この方式の場合、マイクロレン
ズアレイのピッチＰ'は一定（Ｐ’＝ａ×Ｐ（ａ＜
１））となる。

【０００８】上記フォトマスクの作製は、電子ビーム露
光装置を用いてマスクパターンをガラス等の透明基板上
に描画する際にこのマスクパターンに微小スケーリング
をかけることで実現できる。しかし、水平方向のみ、あ
るいは垂直（ｙ軸）方向のみに微小スケーリングをかけ
る場合、あるいは水平方向と垂直方向の縮小倍率が異な
る場合には、電子ビーム露光装置のハードウエアの改造
が必要であり、また通常ＬＳＩ用フォトマスクを製造す
る場合との装置の混用が困難となり、生産性が低下す
る。

【０００９】そこで、本発明の目的は、マイクロレンズ
アレイに微小スケーリングをかけることなくシェーディ
ングを補正できる固体撮像装置およびその製造方法を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の固体撮像装置は、画素を構成する
受光部と集光部とをそれぞれ、第１のピッチとこの第１
のピッチと同一の第２のピッチで撮像領域に配列した固
体撮像装置において、上記第２のピッチを所定の寸法変
更した特定集光部または上記第１のピッチを所定の寸法
変更した特定受光部のいずれか一方が、上記撮像領域の
中心部から周辺部にかけて、所定数の画素毎に一定数だ
け上記集光部または上記受光部として配設されていて、
上記撮像領域の周辺部にいくほど、上記集光部が上記受
光部に対して段階的に大きくずれていることを特徴とし
ている。

【００１１】この固体撮像装置では、上記特定集光部あ
るいは特定受光部の存在により、集光部は、縮小スケー
リングをかけられることなく、撮像領域周辺部にいくほ
ど受光部に対して段階的に大きくずらされる。よって、
撮像領域周辺部での入射光の「ケラレ」は低減されシェー
ディングが防止される。

【００１２】請求項２に記載の固体撮像装置では、上記
撮像領域の中心部及び周辺部は、水平方向における中心
部及び周辺部である。

【００１３】この場合、受光部に対する集光部のずれ方
向が撮像領域の水平方向つまりｘ軸方向であるため、水
平方向でのシェーディングが防止される。なお、本明細
書において、水平方向とはｘ軸方向を、垂直方向とはｙ
軸方向を言う。

【００１４】請求項３に記載の固体撮像装置では、上記
撮像領域の中心部及び周辺部は、垂直方向における中心
部及び周辺部である。

【００１５】この場合には、受光部に対する集光部のず
れ方向が垂直方向であるため、垂直方向でのシェーディ
ングが防止される。

【００１６】請求項４に記載の固体撮像装置では、上記
第２のピッチおよび第１のピッチの所定の寸法変更は、
ピッチの所定の寸法縮小に相当している。

【００１７】また、請求項５に記載の固体撮像装置で
は、上記第２のピッチおよび第１のピッチの所定の寸法
変更は、ピッチの所定の寸法拡大に相当している。

【００１８】上記第２のピッチつまり上記特定集光部の
ピッチを縮小した場合および上記第１のピッチつまり上
記特定受光部のピッチを拡大した場合には、受光部に対
する集光部のずれ方向が、撮像領域の中心方向となるた
め、射出瞳位置が固体撮像装置の前面にある場合におい
てシェーディングが防止される。

【００１９】逆に、上記第２のピッチつまり上記特定集
光部のピッチを拡大した場合および上記第１のピッチつ
まり上記特定受光部のピッチを縮小した場合には、受光
部に対する集光部のずれ方向が、撮像領域の周辺方向と
なるため、射出瞳位置が固体撮像装置の後面にある場合
においてシェーディングが防止される。

【００２０】上記第２のピッチの寸法変更は、集光部の
幅を変更することによって達成することができる。ま
た、隣接集光部間の間隔を変更することによっても達成
することができる。

【００２１】請求項８に記載の固体撮像装置は、上記画
素が、上記受光部と上記集光部との間に上記第１および
第２のピッチと同一の第３のピッチで配列された中間層
をさらに有すると共に、上記第３のピッチを所定の寸法
変更した特定中間層が、撮像領域中心部から周辺部にか
けて、所定数の画素毎に一定数だけ上記中間層として配
設されていて、上記撮像領域の周辺部にいくほど、上記
中間層が上記受光部に対して上記集光部と同じ方向に段
階的に大きくずれている。

【００２２】請求項９の固体撮像装置では、上記中間層
がカラーフィルタ層を含んでいる。この固体撮像装置で
は、カラーフィルタ層も受光部に対して、集光部と同じ
方向にずれており、そのずれ量は集光部の場合同様、撮
像領域周辺部ほど大きくなっているので、カラーフィル
タ側面からの光成分の入射が防止されて、画面端での色
ムラ等が防止される。

【００２３】また、請求項１０に記載の固体撮像装置で
は、上記特定集光部と上記特定中間層とは同一位置に配
設されている。

【００２４】また、請求項１１および請求項１２に記載
の固体撮像装置の製造方法は、請求項１ないし１０のい
ずれか１つに記載の固体撮像装置を製造する方法であ
る。請求項１１の製造方法は、上記撮像領域を均等な画
素数の小領域に分割し、上記各小領域内に、上記特定集
光部を一定数配設することを特徴としている。一方、請
求項１２の製造方法は、上記撮像領域を均等な画素数の
小領域に分割し、上記各小領域内に、上記特定受光部を
一定数配設することを特徴としている。

【００２５】請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方
法は、上記各小領域において、上記特定集光部または上
記特定受光部をランダムな位置に配設するものである。
上記ランダムな位置は、乱数に基づいて決定することが
できる。

【００２６】上記固体撮像装置の製造方法は、特定集光
部あるいは特定受光部を、撮像領域全体にわたって極端
な偏りなく配設することができる。よって、集光部は受
光部に対してムラなく、かつ撮像領域周辺部ほど大きく
ずれるので、感度ムラや固定パターン等の画像不良の発
生なくシェーディングが防止される。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１〜１４に示し
た実施形態により説明する。なお、図１〜１４におい
て、図１５〜図２１に示した従来の固体撮像装置と同様
の構成部分には同じ番号を付与して、詳細な説明を省略
する。

【００２８】図１は本発明の第１の実施形態である固体
撮像装置を示す概略図で、（ａ）は画素配列を示す平面
図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ'線断面図である。
図中の左側はチップの水平（ｘ軸）方向における撮像領
域中心部、右側はチップの水平方向における撮像領域周
辺部(右端部)である。同図において、１は受光部、２は
マイクロレンズ、２aは上記マイクロレンズ２よりも水
平方向に幅を所定の寸法w'だけ縮小されたマイクロレン
ズである。縮小寸法w'はマイクロレンズ２の幅wに対し
て０.５％以下である。上記マイクロレンズ２、２ａ
は、受光部１に１対１に対応して設けられており、対応
する１つのマイクロレンズと１つの受光部が１画素を構
成する。撮像領域中心において、受光部とマイクロレン
ズの中心は一致している。また、マイクロレンズ２a
は、撮像領域中心部から周辺部にかけて、所定数の画素
毎に、つまり、所定数の画素に対して１つの割合で配設
されている。この結果、撮像領域周辺部にいくほど、マ
イクロレンズは受光部に対して撮像領域中心方向に段階
的に大きくずれている。

【００２９】図２は図１に示した固体撮像装置における
ある水平方向１ラインあたりの撮像領域の詳細図であ
る。この図に代表的に示されるように、各水平方向１ラ
インには、撮像領域中心から撮像領域左端までは所定数
nlの縮小マイクロレンズ２ａが、そして撮像領域中心か
ら撮像領域右端までは所定数nrの縮小マイクロレンズ２
aが、撮像領域中心から周辺部にかけて、所定の画素数
に１個の割合で配設されている。このとき、マイクロレ
ンズ２、２aの隣接間隔sは一定である。また、撮像領域
中心においては受光部１の中心とマイクロレンズ２の中
心は一致している。

【００３０】マイクロレンズ２ａの幅はマイクロレンズ
２の幅ｗよりもw'だけ小さいため、撮像領域中心から右
端部へ向かって第１番目のマイクロレンズ２aにおい
て、マイクロレンズのピッチ（ここで言うピッチは、マ
イクロレンズの水平方向一端を基準としたもの）はw'だ
け縮小されており、マイクロレンズ２aの中心は対応す
る受光部１の中心からw'／２だけ撮像領域中心方向にず
れる。（なお、マイクロレンズのピッチをマイクロレン
ズ中心間距離として見た場合は、該マイクロレンズ２ａ
と左右両隣のマイクロレンズ２とのピッチがそれぞれw'
／２ずつ縮小されることになる。）また、この第１番目
のマイクロレンズ２aと第２番目のマイクロレンズ２aの
間に配設されたマイクロレンズ２の中心は、対応する受
光部１の中心からw'だけ撮像領域中心方向にずれる。さ
らに、第２番目のマイクロレンズ２aにおいて、マイク
ロレンズ２ａの中心はさらにw'／２だけ撮像領域中心方
向にずれるため、マイクロレンズ２aの中心は対応する
受光部１に対して（3/2）w'だけ撮像領域中心方向にず
れることになる。そして、第２番目のマイクロレンズ２
aと第３番目のマイクロレンズ２aとの間に配設されたマ
イクロレンズ２の中心は、対応する受光部１の中心から
２w'だけ撮像領域中心方向にずれる。このようにして、
撮像領域周辺部にいくほど、マイクロレンズの中心は受
光部の中心から所定の画素数ずつ段階的に大きくずれて
いき、最左端ではhl＝nl×w'、最右端ではhr＝nr×w'ず
れることになる。全水平方向ラインについて上記と同様
にマイクロレンズ２，２ａを配設することにより、縮小
されたマイクロレンズ２aは撮像領域全体にわたって配
設され、全水平方向ラインについて、マイクロレンズア
レイは撮像領域最左端と最右端でそれぞれずれ量hl、hr
だけ受光部に対して撮像領域中心方向にずれることにな
る。

【００３１】図５は上記第１の実施形態の固体撮像装置
における入射光の集光の様子を模式的に示した断面図で
ある。撮像領域周辺部での入射光の「ケラレ」は低減さ
れ、図１８の実線で示したようにシェーディングが補正
される。縮小されたマイクロレンズ２ａで構成された画
素は通常のサイズのマイクロレンズ２で構成された画素
に比べ感度の低下が懸念されるが、縮小寸法w'はマイク
ロレンズ２の幅wに対して０.５％以下と微小であるた
め、感度ムラや固定パターン等の画像不良は目に認識さ
れない。また、左右対称にシェーディングを補正するた
めには、上記nrとnlは等しいかあるいは極近い値である
ほうが好ましいのは明らかである。上記寸法w'は、例え
ばフォトマスク作製時の電子ビーム露光データの最小グ
リッド寸法に設定することができる。この最小グリッド
はできるだけ小さいほうが望ましいが、電子ビーム露光
装置のスループットや量産性等との兼ね合いより最適な
値に設定する。

【００３２】次に、図６を用いて上記第１の実施形態に
おけるマイクロレンズの構成方法を説明する。

【００３３】図６は水平画素数Ｎx、垂直画素数Ｎyの撮
像領域全体を、画素数(Ｂx×１)の小領域Ｒに均等に分
割した図である。hlとhrはそれぞれ撮像領域最左端と最
右端における受光部１の中心からのマイクロレンズ２の
中心の水平方向のずれ量、Ｃxは水平方向の小領域Ｒの
数である。各小領域Ｒ内には、水平方向の幅を縮小され
たマイクロレンズ２aを１つだけランダムな位置に配設
する。このランダムな位置は、１〜Ｂxの範囲の乱数に
基づいて決定される。すなわち、乱数が１の場合は小領
域Ｒの最左端に、乱数が２の場合は小領域Ｒの左端から
２画素目に、乱数がＮの場合は小領域Ｒの左端からＮ画
素目にマイクロレンズ２aを配設する。

【００３４】このような構成において、所望のずれ量hl
とhrが与えられると、 Ｃx＝(hl＋hr)／w' Ｂx＝Ｎx／Ｃx＝Ｎx／((hl＋hr)／w') の関係によりＣx、Ｂxが求まる。ただし、前述したよう
に、w'は電子ビーム露光データの最小グリッド寸法に設
定するため、hlとhrはw'の倍数である。また、上式はＢ
xが全く均等に分割された場合であり、均等に分割でき
ない場合は、図７に示すように、画素数(Ｂx×１)の第
１小領域Ｒ１と画素数((Ｂx＋１)×１)の第２小領域Ｒ
２の２種の小領域を撮像領域内に均等に配置する。水平
方向の第１、第２小領域Ｒ１，Ｒ２の数をそれぞれＣx
１、Ｃx２とすると、各変数は Ｂx＝(Ｎx／Ｃx)の整数部分 Ｃx２＝(Ｎx／Ｃx)の小数部分×Ｂx Ｃx１＝Ｃx−Ｃx２ の関係により決まる。

【００３５】このような構成により、ピッチ縮小された
マイクロレンズは、撮像領域全体にわたって、極端な位
置の偏りなく、撮像領域中心に対して左右にほぼ同じ数
だけランダムな位置に配設される。また、ある垂直（ｙ
軸）方向ラインを見た場合、上下に隣合ったマイクロレ
ンズの受光部に対するずれ量の差はw'より大きくなるこ
とはない。すなわち、マイクロレンズは受光部に対し
て、撮像領域周辺部ほど撮像領域中心方向に段階的にム
ラなく大きくずれ、さらに前述したように、ピッチ縮小
寸法w'はマイクロレンズの幅wに比べて微小であるた
め、感度ムラや固定パターン等の画像不良もなく、左右
対称にシェーディングが補正される。したがって、図１
８の実線で示したような、従来構造とはなんら変わりの
ない、シェーディングの補正が可能となる。なお、図１
８においてシェーディングＳhを Ｓh(％)＝(Ｖe／Ｖo)×１００ と定義すると、例えば、撮像領域の対角長が４.５mm(１
／４インチ光学系)の固体撮像装置で、射出瞳距離が１
２.５mmの場合には、撮像領域端における受光部の中心
とマイクロレンズの中心との間のずれ量(hl及びhr)に対
するシェーディングは、 hl＝hr＝０ の時 Ｓh＝６５％ hl＝hr＝０.３ umの時 Ｓh＝９０％ となる。Ｓhは１００％に近い値のほうがシェーディン
グの度合いが少ない、つまり画面周辺部での輝度の低下
が少ないことは言うまでもない。また、hl、hrの値は、
射出瞳距離、撮像領域の対角長、画素の構造パラメータ
等、種々のパラメータによって変動する。

【００３６】なお、上述したマイクロレンズの構成方法
では、マイクロレンズ２ａをランダムに配置したが、ラ
ンダムでなくても上下方向に隣合う水平ライン間でマイ
クロレンズ２ａの位置を順次ずらすようにしても、マイ
クロレンズ２ａを撮像領域内にムラなく配設できる。

【００３７】次に、図３に本発明の第２の実施形態を示
す。第１の実施形態においては、所定数の画素毎にマイ
クロレンズの幅をｗ'だけ縮小することによって、マイ
クロレンズを受光部１に対してずらしたが、この第２の
実施形態においては、マイクロレンズの幅を縮小する代
わりに、マイクロレンズ間の間隔ｓをｗ’だけ縮小して
おり、この点において本実施形態は第１の実施形態と異
なるが、第１の実施形態と同様の効果を得ることができ
る。

【００３８】図３において、２bは左隣接マイクロレン
ズ２との間隔を所定の寸法ｓからw'だけ縮小されたマイ
クロレンズである。もちろん、マイクロレンズ２とマイ
クロレンズ２ｂは同じ幅ｗを有する。この実施形態にお
けるマイクロレンズ２ｂも、第１の実施形態におけるマ
イクロレンズ２ａ同様、撮像領域全体にわたって配設さ
れ、全水平方向ラインについて、所定数の画素毎に、つ
まり、所定数の画素に対して１つの割合で、設けられ
る。撮像領域中心においては、受光部１の中心とマイク
ロレンズ２の中心は一致している。

【００３９】本実施形態では、撮像領域中心から右端部
へ向かって第１番目のマイクロレンズ２bにおいて、左
隣のマイクロレンズとの間隔がw'だけ小さくされている
ため、この第１番目のマイクロレンズ２bの中心は対応
する受光部の中心からw'だけ撮像領域中心方向にずれ
る。また、この第１番目のマイクロレンズ２bと第２番
目のマイクロレンズ２bとの間に配設されたマイクロレ
ンズ２の中心も対応する受光部１の中心からw'だけ撮像
領域中心方向にずれる。さらに、第２番目のマイクロレ
ンズ２bにおいて、左隣のマイクロレンズとの間隔がw'
だけ縮小されているので、マイクロレンズ２bの中心は
対応する受光部１から２w'だけ撮像領域中心方向にずれ
る。このようにして、撮像領域周辺部にいくほど、受光
部とマイクロレンズは所定の画素数ずつ段階的に大きく
ずれていき、第１の実施形態におけるのと同じく、最左
端ではhl＝nl×w'、最右端ではhr＝nr×w'ずれることに
なる。

【００４０】次に図４に本発明の第３の実施形態を示
す。同図において、２aは上記第１実施形態におけるの
と同じく、水平方向に幅を寸法w'だけ縮小されたマイク
ロレンズ、２cは水平方向に幅を寸法w'だけ縮小され、
かつ左隣接マイクロレンズとの間隔ｓを寸法w'だけ拡大
されたマイクロレンズである。各水平方向１ラインあた
りに、撮像領域中心から撮像領域左端までは所定数nl
の、また、撮像領域中心から撮像領域右端までは所定数
nrのマイクロレンズ２aが、所定数の画素毎に配設され
ており、またこれらマイクロレンズ２a間には、マイク
ロレンズ２cとマイクロレンズ２が順に所定数ずつ配設
されている。撮像領域中心においては、受光部１の中心
とマイクロレンズ２の中心は一致している。撮像領域中
心から右端部へむかって第１番目のマイクロレンズ２a
において、マイクロレンズのピッチ（マイクロレンズの
水平方向一端を基準としたピッチ）はw'だけ縮小されて
おり、マイクロレンズ２aの中心は対応する受光部の中
心からw'／２だけ撮像領域中心方向にずれる。また、こ
の第１番目のマイクロレンズ２aと第２番目のマイクロ
レンズ２aとの間に配設されたマイクロレンズ２cの中心
は受光部１の中心からw'／２だけ撮像領域中心方向にず
れ、その隣のマイクロレンズ２の中心は受光部１の中心
からw'だけ撮像領域中心方向にずれる。(なお、マイク
ロレンズのピッチをマイクロレンズ中心間距離として見
た場合は、マイクロレンズ２aの左隣のマイクロレンズ
２とのピッチがw'／２だけ縮小される。また、マイクロ
レンズ２cとその隣のマイクロレンズ２とのピッチがw'
／２だけ縮小されることになる)。さらに、第２番目の
マイクロレンズ２aにおいて、マイクロレンズのピッチ
はw'縮小されており、マイクロレンズ２aの中心は対応
する受光部１の中心から３／２w'撮像領域中心方向にず
れる。このようにして、撮像領域周辺部にいくほど受光
部とマイクロレンズとは所定の画素数ずつ段階的に大き
くずれていき、最左端ではhl＝nl×w'、最右端ではhr＝
nr×w'ずれることになる。全水平方向ラインについて上
記と同様に配設することにより、縮小されたマイクロレ
ンズ２ａは撮像領域全体にわたって配設され、全水平方
向ラインについて、撮像領域最左端と最右端でそれぞれ
hl、hrだけ受光部に対して撮像領域中心方向にずれる。
本実施形態のように、幅を縮小したマイクロレンズ２ａ
と、幅を縮小し、かつ隣接マイクロレンズとの間隔を拡
大したマイクロレンズ２ｃを組み合わせても、上記第１
の実施例と同様の効果が得られる。

【００４１】以上、代表的な３つの実施形態について述
べたが、ピッチを所定の寸法変更したマイクロレンズを
撮像領域中心部から周辺部にかけて、所定数の画素毎に
配設することにより、マイクロレンズを受光部に対し
て、撮像領域周辺部ほど段階的に大きくずらす方法は他
にも種々考えられる。

【００４２】以上説明した実施形態では、受光部１のピ
ッチを一定Ｐにしてマイクロレンズのピッチを縮小した
が、図８(a)(b)に示すように、マイクロレンズ２のピッ
チを一定Ｐにして、受光部のピッチを拡大しても同様の
効果が得られる。図中１ａがピッチをw'だけ拡大された
受光部である。要は、受光部に対して一部のマイクロレ
ンズのピッチを相対的に小さくすればよいのである。

【００４３】また、上記各実施形態では、固体撮像装置
におけるマイクロレンズの水平方向ピッチの縮小につい
て説明したが、図９に示すように垂直方向ピッチを縮小
(図中の２dは垂直ピッチを縮小されたマイクロレン
ズ)、あるいは図１１に示すように水平、垂直ピッチの
双方を縮小(図中の２eは水平、垂直ピッチの双方を縮小
されたマイクロレンズ)することにより、垂直方向ある
いは水平、垂直方向双方のシェーディングも補正するこ
とができる。図１０及び図１２はこれらそれぞれのマイ
クロレンズ構成方法を示している。

【００４４】図１０において、撮像領域全体を画素数
(１×Ｂy)の小領域Ｒ３に均等に分割し、各小領域Ｒ３
内には、垂直ピッチを縮小されたマイクロレンズ２dを
１画素、小領域内のランダムな位置に配設する。また、
図１２において、撮像領域全体を画素数(Ｂx×Ｂy)の小
領域Ｒ４に均等に分割し、各小領域Ｒ４内の水平方向各
ラインにつき、水平ピッチを縮小されたマイクロレンズ
２aを１個ランダムな位置に配設し、さらに各小領域Ｒ
４内の垂直方向各ラインにつき、垂直ピッチを縮小され
たマイクロレンズ２dを１個ランダムな位置に配設す
る。ここで、図中のマイクロレンズ２eは、上記水平及
び垂直ピッチを縮小されたマイクロレンズの位置が重な
った場合であり、水平及び垂直ピッチが同時に縮小され
たマイクロレンズである。このような構成により、固体
撮像装置の垂直方向、あるいは水平と垂直方向の双方向
について、マイクロレンズは受光部に対して段階的にず
れることによって、撮像領域周辺部ほど撮像領域中心方
向に大きくずれ、しかも全体的にムラなくずれる。この
結果、感度ムラや固定パターン等の画像不良はなく、水
平と垂直方向の双方向のシェーディングが左右上下対称
に補正される。

【００４５】また、上記各実施形態では、ピッチを所定
の寸法縮小したマイクロレンズを撮像領域中心部から周
辺部にかけて、所定数の画素毎に配設することにより、
マイクロレンズを受光部に対して、撮像領域周辺部ほど
撮像部中心方向に段階的に大きくずらす、つまり射出瞳
位置が固体撮像装置の前面にある場合について述べた
が、射出瞳位置が固体撮像装置の後面にあるような場合
には、図１３に示すように、ピッチを所定の寸法拡大し
たマイクロレンズ２fを撮像領域中心部から周辺部にか
けて、所定数の画素毎に配設することにより、撮像領域
周辺部ほどマイクロレンズを受光部に対して撮像部周辺
方向に段階的に大きくずらすこともある。

【００４６】なお、カラーの固体撮像装置においては、
図１４（ａ）に示すように、受光部とマイクロレンズと
の間に中間層としてカラーフィルタ３を形成している。
この場合、上記してきたようにマイクロレンズ２のみに
補正を施すと、撮像領域周辺部ほどカラーフィルタ３と
マイクロレンズ２aのずれ量hrが大きくなる。その結
果、カラーフィルタ３の側面からの入射光Ｌ成分が発生
し、画面端での色ムラ等の不具合が発生する。これを防
止する方法として、図１４（ｂ）に示すように、上記マ
イクロレンズの場合と同様、ピッチを所定の寸法縮小し
たカラーフィルタ３aを撮像領域中心部から周辺部にか
けて所定数の画素毎に配設することにより、カラーフィ
ルタを受光部に対して、撮像領域中心部から撮像領域周
辺部にかけて段階的にずらし、撮像領域周辺部ほど大き
くずらす。この場合、ピッチを所定の寸法縮小したマイ
クロレンズ２aとカラーフィルタ３aの位置を同じにす
る。図１４(b)はこの方法による撮像領域周辺部の画素
部断面図である。これにより、カラーフィルタ３aの側
面からの入射光成分が防止され、画面端での色ムラ等の
不具合がなくなる。

【００４７】以上、本発明の種々の実施形態について説
明したが、これらの実施形態の他にも、本発明の主旨に
基づくさまざまな構成が可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ピッチ
を所定の寸法変更した特定集光部あるいは特定受光部を
撮像領域中心部から周辺部にかけて、所定数の画素毎に
配設することにより、集光部を受光部に対して、撮像領
域周辺部ほど段階的に大きくずらしているため、集光部
つまりマイクロレンズアレイに微小スケーリングをかけ
ることなく、シェーディングの発生を防止できる。ま
た、ピッチを所定の寸法変更した中間層を撮像領域中心
部から周辺部にかけて、所定数の画素毎に配設すること
により、上記中間層も、受光部に対して、集光部と同じ
ようにずらしているため、色ムラ等の不具合発生を防止
できる。また、本発明によれば、微小スケーリングをか
けないので、集光部や中間層のためのフォトマスクを、
通常ＬＳＩ用のフォトマスクの製造方法となんら変わり
ない工程で作製することができ、生産性を損なうことは
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 (a)は本発明の第１の実施形態の固体撮像装
置の撮像領域の平面図、(b)は(a)のＡ−Ａ'線断面図。

【図２】 図１のＡ−Ａ'線に沿う撮像領域平面詳細
図。

【図３】 本発明の第２の実施形態における撮像領域の
平面詳細図。

【図４】 本発明の第３の実施形態における撮像領域の
平面詳細図。

【図５】 第１の実施形態の撮像領域における入射光の
集光の様子を示した説明図。

【図６】 第１の実施形態のマイクロレンズ構成方法を
示した図。

【図７】 第１の実施形態のマイクロレンズ構成方法を
示した図。

【図８】 （ａ）は本発明の他の実施形態における撮像
領域を示した平面図、(b)は(a)のＡ−Ａ'線断面図。

【図９】 本発明の他の実施形態における撮像領域を示
した平面図。

【図１０】 図９の実施形態におけるマイクロレンズの
構成方法を示した図。

【図１１】 本発明の他の実施形態における撮像領域を
示した平面図。

【図１２】 図11の実施形態におけるマイクロレンズの
構成方法を示した図。

【図１３】 本発明の他の実施形態を示した図。

【図１４】 本発明をカラーの固体撮像装置に適用した
場合の画素部の詳細断面図。

【図１５】 従来の固体撮像装置の画素部詳細断面図。

【図１６】 図１５の固体撮像装置において、射出瞳距
離が長い場合の入射光の集光の様子を示した説明図。

【図１７】 図１５の固体撮像装置において、射出瞳距
離が短い場合の入射光の集光の様子を示した説明図。

【図１８】 従来の固体撮像装置の出力信号波形図。

【図１９】 従来の固体撮像装置の射出瞳距離が短い場
合の断面図。

【図２０】 従来の固体撮像装置の射出瞳位置が後面に
ある場合の断面図。

【図２１】 従来の固体撮像装置の画素部詳細断面図。

【符号の説明】

１，１ａ…受光部、 ２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２
ｅ，２ｆ…マイクロレンズ、 ３，３ａ…カラーフィル
タ、 ４…遮光膜、 ８…開口、 Ｒ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３，Ｒ４…小領域。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画素を構成する受光部と集光部とをそれ
   ぞれ、第１のピッチとこの第１のピッチと同一の第２の
   ピッチで撮像領域に配列した固体撮像装置において、 上記第２のピッチを所定の寸法変更した特定集光部また
   は上記第１のピッチを所定の寸法変更した特定受光部の
   いずれか一方が、上記撮像領域の中心部から周辺部にか
   けて、所定数の画素毎に、一定数だけ上記集光部または
   上記受光部として配設されていて、上記撮像領域の周辺
   部にいくほど、上記集光部が上記受光部に対して段階的
   に大きくずれていることを特徴とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】 上記撮像領域の中心部及び周辺部は、水
   平方向における中心部及び周辺部であることを特徴とす
   る請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 【請求項３】 上記撮像領域の中心部及び周辺部は、垂
   直方向における中心部及び周辺部であることを特徴とす
   る請求項１に記載の固体撮像装置。
4. 【請求項４】 上記第２のピッチおよび第１のピッチの
   所定の寸法変更は、ピッチの所定の寸法縮小に相当する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載
   の固体撮像装置。
5. 【請求項５】 上記第２のピッチおよび第１のピッチの
   所定の寸法変更は、ピッチの所定の寸法拡大に相当する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載
   の固体撮像装置。
6. 【請求項６】 上記特定集光部の幅は、上記集光部の幅
   と上記所定寸法だけ異なることを特徴とする請求項１乃
   至５のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
7. 【請求項７】 上記特定集光部とこれに隣接する上記集
   光部との間隔は、上記集光部間の間隔と上記所定寸法だ
   け異なることを特徴とする請求項１乃至５に記載の固体
   撮像装置。
8. 【請求項８】 上記画素は、上記受光部と上記集光部と
   の間に上記第１および第２のピッチと同一の第３のピッ
   チで配列された中間層をさらに有すると共に、上記第３
   のピッチを所定の寸法変更した特定中間層が、撮像領域
   中心部から周辺部にかけて、所定数の画素毎に一定数だ
   け上記中間層として配設されていて、上記撮像領域の周
   辺部にいくほど、上記中間層が上記受光部に対して段階
   的に大きくずれていることを特徴とする請求項１乃至７
   のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
9. 【請求項９】 上記中間層はカラーフィルタ層を含むこ
   とを特徴とする請求項８に記載の固体撮像装置。
10. 【請求項１０】 上記特定集光部と上記特定中間層とが
    同一位置に配設されていることを特徴とする請求項８ま
    たは９に記載の固体撮像装置。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０のいずれか１つに記
    載の固体撮像装置の製造方法であって、 上記撮像領域を均等な画素数の小領域に分割し、上記各
    小領域内に、上記特定集光部を一定数配設することを特
    徴とする固体撮像装置の製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至１０のいずれか１つに記
    載の固体撮像装置の製造方法であって、 上記撮像領域を均等な画素数の小領域に分割し、上記各
    小領域内に、上記特定受光部を一定数配設することを特
    徴とする固体撮像装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 上記各小領域において、上記特定集光
    部または上記特定受光部をランダムな位置に配設するこ
    とを特徴とする請求項１１または１２に記載の固体撮像
    装置の製造方法。
14. 【請求項１４】 上記ランダムな位置は、乱数に基づい
    て決定することを特徴とする請求項１３に記載の固体撮
    像装置の製造方法。